(57)【要約】【課題】  フロアトンネルを拡大することなく車体に搭載することのできるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】  駆動用モータを収容するモータケース４０の車両後方側にはトランスファケース４１が組み付けられている。駆動用モータに連結されたトランスファ入力軸に歯車列を介して噛み合うとともに、後輪を駆動するプロペラシャフト５１が連結されるトランスファ出力軸がトランスファケース４１に収容される。トランスファケース４１の下部には、モータケース４０の後方に位置するようにクロスメンバ６３が取り付けられ、このクロスメンバ６３を介して駆動装置１０が車体に固定される。これにより、フロアトンネル１６内にモータケース４０の全てを収容することなく、トランスファケース４１をフロアトンネル１６の上壁に近づけることができ、フロアトンネル１６の拡大を回避することができる。【選択図】      図１
2005088818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータとを備え、進行方向を向いて縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記モータのロータに連結され、駆動歯車を備えるトランスファ入力軸と、
前記駆動歯車に噛み合う従動歯車を備え、後輪を駆動するプロペラシャフトが連結されるトランスファ出力軸と、
前記トランスファ出力軸を収容するトランスファケースの下部に設けられ、前記モータの後方に配置されるマウント部材とを有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、前記トランスファ出力軸を前記トランスファ入力軸よりも上方にずらして配置することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に搭載される駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンや変速機などにより構成される駆動装置つまりパワーユニットは、車体前方に形成されるエンジンルーム内に配置されることが多い。前輪駆動車など横置きのパワーユニットを備える場合には、パワーユニットがエンジンルーム内に車幅方向を向いて配置される一方、後輪駆動車など縦置きのパワーユニットを備える場合には、パワーユニット前端部のエンジンがエンジンルーム内に配置され、パワーユニット後端部の変速機がフロアパネルに形成されたフロアトンネル内に配置される。
【０００３】
このような縦置きのパワーユニットを、車体に搭載する際の支持構造として、パワーユニットの重心部や前端部を下側から支持するとともに、パワーユニットの後端部を吊り下げるように支持したパワーユニットの支持構造が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平７−８０３５号公報（第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような支持構造をハイブリッド車両のパワーユニット、つまりエンジン、駆動用モータ、変速機および発電用モータを備える大型のパワーユニットに適用しようとすると、フロアトンネルを拡大する必要がありフロアトンネルが車室に張り出してしまうという問題がある。特に、駆動用モータは変速機に比べて径方向に大型であるため、駆動用モータをフロアトンネル内に収容しようとすると、フロアトンネルを大幅に拡大する必要があった。
【０００５】
また、パワーユニットを車体に搭載する際に、パワーユニットの後端部を吊り下げて支持するだけでは、車両の衝突時に衝突エネルギーを十分に吸収することができず、車両後方にパワーユニットを大きく移動させてしまうことになる。このため、衝突エネルギーの大きさによっては、パワーユニットがダッシュパネルを破壊して車室内に侵入してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、フロアトンネルを拡大することなく搭載することができ、最低地上高を確保することのできるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、車両の衝突時には衝突エネルギーを吸収するようにしたハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンとモータとを備え、進行方向を向いて縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記モータのロータに連結され、駆動歯車を備えるトランスファ入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う従動歯車を備え、後輪を駆動するプロペラシャフトが連結されるトランスファ出力軸と、前記トランスファ出力軸を収容するトランスファケースの下部に設けられ、前記モータの後方に配置されるマウント部材とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記トランスファ出力軸を前記トランスファ入力軸よりも上方にずらして配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータの後方に配置されるマウント部材により、トランスファケースの下部を支持するようにしたので、トランスファケースをフロアトンネルの上壁に近づけて配置した場合であっても、フロアトンネル内にモータの上部のみを収容することができる。これにより、フロアトンネルを径方向に拡大することなく、駆動装置を車体に搭載することができ、車室を広く設定することができる。
【００１１】
また、車両の衝突時には、重量物であるモータをその後方に配置されるマウント部材によって受けることができるので、マウント部材と車体とが剪断方向の力により分離される際に、衝突エネルギーを吸収するとともに衝撃力を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載された本発明の一実施の形態である駆動装置つまりパワーユニット１０を示す概略図であり、図２はパワーユニット１０の一部を示すスケルトン図である。
【００１３】
図１に示すように、車体１１に形成されるエンジンルーム１２と車室１３とは、ダッシュパネル１４やフロアパネル１５によって区画されている。フロアパネル１５にはエンジンルーム１２から車両後方に延びるフロアトンネル１６が形成されるとともに、車幅方向に横断するクロスメンバーフロントフロア１７やクロスメンバーセンタフロア１８（以下、クロスメンバという。）が溶接されている。そして、複数の動力源を備えるパワーユニット１０が、エンジンルーム１２からフロアトンネル１６にかけて縦置きに搭載されている。
【００１４】
図２に示すように、パワーユニット１０には２つの動力源としてエンジン２０と駆動用モータ２１とが設けられており、エンジン２０と駆動用モータ２１との間には、発電用モータ２２、フロントディファレンシャル機構２３そして変速機２４が設けられている。相互に平行となる変速入力軸２５と変速出力軸２６とを備える変速機２４はギヤケース２７に組み込まれており、変速入力軸２５には入力クラッチ２８と発電用モータ２２とを介してエンジン２０が連結される一方、変速出力軸２６にはフロントディファレンシャル機構２３と駆動用モータ２１とが連結されている。
【００１５】
エンジン２０のクランク軸２０ａには発電用モータ２２のロータ２２ａとエンジン出力軸２９とが連結されており、エンジン動力によってロータ２２ａとエンジン出力軸２９とは駆動される。また、エンジン出力軸２９と変速入力軸２５との間には入力クラッチ２８が設けられており、入力クラッチ２８を締結することによってエンジン動力が変速入力軸２５に伝達され、締結を解放することによってエンジン動力の伝達は遮断される。なお、この入力クラッチ２８は、電磁コイル２８ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。
【００１６】
変速入力軸２５には２つの駆動歯車３１ａ，３２ａが回転自在に設けられており、変速出力軸２６には２つの従動歯車３１ｂ，３２ｂが固定されている。それぞれの駆動歯車３１ａ，３２ａと従動歯車３１ｂ，３２ｂは相互に噛み合って低速段と高速段の変速歯車列を形成しており、変速入力軸２５には低速段と高速段のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構３３が設けられている。この切換機構３３はシンクロメッシュ機構となっており、変速入力軸２５に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを備えている。シンクロスリーブ３３ｂを駆動歯車３１ａに噛み合わせると低速段が動力伝達状態となり、駆動歯車３２ａに噛み合わせると高速段が動力伝達状態となる。
【００１７】
入力クラッチ２８を締結するとともに、低速段または高速段を動力伝達状態に切り換えることにより、変速出力軸２６はエンジン動力によって駆動される。このような変速出力軸２６の一端には、フロントディファレンシャル機構２３のリングギヤ３４に噛み合うドライブピニオンギヤ３５が固定されており、変速出力軸２６を経たエンジン動力がフロントディファレンシャル機構２３を介して左右の前輪に分配されるようになっている。
【００１８】
また、ギヤケース２７内には変速出力軸２６に平行となって連結軸３６が回転自在に収容されている。連結軸３６には伝達歯車３７が固定されており、この伝達歯車３７に常時噛み合う伝達歯車３８が変速出力軸２６に固定されている。なお、変速出力軸２６と連結軸３６とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図２において連結軸３６と伝達歯車３７とは破線で示している。
【００１９】
ギヤケース２７の車両後方側にはモータケース４０が取り付けられており、このモータケース４０内には駆動用モータ２１が収容されている。駆動用モータ２１はロータ２１ａとステータ２１ｂとを備えており、ステータ２１ｂはロータ２１ａを囲むようにモータケース４０に固定されている。ロータ２１ａに固定されるモータ駆動軸２１ｃは、ロータ２１ａの両端からそれぞれ突出するようになっており、モータ駆動軸２１ｃの一端が連結軸３６にスプライン結合されている。このように、変速出力軸２６にはモータ駆動軸２１ｃが連結されており、駆動用モータ２１を駆動することによって、変速出力軸２６にはエンジン動力だけでなくモータ動力の伝達が可能となっている。
【００２０】
また、モータケース４０の車両後方側にはトランスファケース４１が取り付けられており、トランスファケース４１内には後輪に対して動力を伝達するトランスファ機構４２が組み込まれている。トランスファ機構４２は、モータ駆動軸２１ｃの他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸４３と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸４４とを備えており、トランスファ入力軸４３には駆動歯車４５が固定され、トランスファ出力軸４４には従動歯車４６が固定されている。駆動歯車４５と従動歯車４６とは中間軸４７に固定される伝達歯車４８，４９を介して相互に噛み合っており、モータ駆動軸２１ｃからの動力はトランスファ出力軸４４に伝達されるようになっている。
【００２１】
トランスファケース４１より突出するトランスファ出力軸４４の端部には、ジョイント５０がスプライン結合されており、図１に示すように、このジョイント５０には図示しないリヤディファレンシャル機構を駆動するプロペラシャフト５１が連結されている。また、トランスファケース４１内にはトルク配分機構として、トランスファ出力軸４４上に組み込まれる電子制御式のカップリング５２が収容されている。このカップリング５２は電磁コイル５２ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。
【００２２】
電磁コイル５２ａを励磁してカップリング５２を締結状態に切り換えることにより、前輪だけでなく後輪に対しても動力を伝達することができる。しかも、電磁コイル５２ａに対する通電電流の大きさに応じてカップリング５２の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で設定することができる。
【００２３】
次いで、車体１１に対するパワーユニット１０の搭載状態について説明する。図３はモータケース４０とトランスファケース４１とを示す斜視図であり、図４は図１の矢印Ａ方向からパワーユニット１０を示す正面図である。まず、図３に示すように、トランスファ機構４２を収容するトランスファケース４１の上部には山型の補強リブ６０が複数形成されており、それぞれの補強リブ６０は傾斜面６０ａを備えている。また、トランスファ出力軸４４を収容するトランスファケース４１の下部にはマウント部６１が形成されており、マウント部６１にはマウンティングラバー６２を介してマウント部材としてのクロスメンバ６３が取り付けられている。このマウンティングラバー６２はパワーユニット１０の重量を支えるとともにプロペラシャフト５１の駆動反力を支える傾斜タイプとなっている。
【００２４】
図１に示すように、パワーユニット１０は前端部から後端部にかけて徐々に外径が小さくなっており、このパワーユニット１０を車体１１に搭載する際には、外径寸法の大きなエンジン２０や発電用モータ２２はエンジンルーム１２内に配置され、外径寸法の小さな変速機２４、駆動用モータ２１およびトランスファ機構４２はフロアトンネル１６内に配置される。そして、図１および図４に示すように、トランスファケース４１を下方から支持するクロスメンバ６３の両端は、フロアトンネル１６に跨るようにフロアパネル１５に固定される。
【００２５】
このとき、トランスファ機構４２のトランスファ入力軸４３に対して、トランスファ出力軸４４は上方にずれて配置されるため、トランスファケース４１をフロアトンネル１６の上壁に近づけて配置した場合であっても、フロアトンネル１６内にモータケース４０の上部のみを収容することができる。これにより、フロアトンネル１６を径方向に拡大することなく、パワーユニット１０を搭載することができ、車室１３を広く設定することができる。
【００２６】
しかも、トランスファ入力軸４３に対してトランスファ出力軸４４をオフセットさせ、このトランスファ出力軸４４を収容するトランスファケース４１を下方からクロスメンバ６３により支持するようにしたので、モータケース４０の下端よりも上方にクロスメンバ６３を配置することができる。これにより、車両の最低地上高を確保することができ、悪路や雪路などにおける車両の走破性能を高めることができる。
【００２７】
続いて、車両が正面より衝突した際のパワーユニット１０の後退移動について説明する。図５は車両が衝突した際のパワーユニット１０の移動状態を示す概略図である。図５に示すように、車両が正面から障害物に衝突した場合には、エンジンルーム１２が衝突エネルギーによって潰されてしまうため、衝突エネルギーの大きさによってはパワーユニット１０が後方に移動されることになる。
【００２８】
このとき、パワーユニット１０を形成するトランスファケース４１の上部には山型の補強リブ６０が形成されるため、パワーユニット１０が後退移動すると補強リブ６０の傾斜面６０ａがフロアトンネル１６を補強するクロスメンバ１８に滑り接触することになる。つまり、後退移動するパワーユニット１０は補強リブ６０を介してクロスメンバ１８に押し下げられるため、パワーユニット１０は、図５に矢印Ａで示すように、車両の後方かつ下方に向けて落とされることになる。しかも、補強リブ６０はパワーユニット１０の後端部を形成するトランスファケース４１に形成されるため、従来のパワーユニットに比べて全長や重量が増大するハイブリッド車両のパワーユニット１０であっても、確実に落とし込むことができる。これにより、パワーユニット１０がダッシュパネル１４やフロアパネル１５を突き抜けて車室１３内に侵入することはなく、車両の安全性を向上させることができる。なお、衝突時には複数枚の補強リブ６０がクロスメンバ１８に接触するため、補強リブ６０にかかる衝突エネルギーを分散させることができ、補強リブ６０が破損してしまうことはない。
【００２９】
また、トランスファケース４１を下方から支持するクロスメンバ６３は、駆動用モータ２１の後方に位置するため、車両の衝突時に重量物である駆動用モータ２１を受けることができる。これにより、後退移動する駆動用モータ２１はクロスメンバ６３を車体取付部から剪断方向の力により分離させることによって、衝突エネルギーを吸収するとともに衝撃力を緩和することができる。
【００３０】
続いて、パワーユニット１０を形成するギヤケース２７、モータケース４０およびトランスファケース４１の締結方法について説明する。図６（Ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿ってモータケース４０を示す概略図であり、図６（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿ってモータケース４０を示す概略図である。
【００３１】
まず、図２に示すように、トランスファケース４１の車両前方側にはモータケース４０が組み付けられ、このモータケース４０の車両前方側にはギヤケース２７が組み付けられており、ギヤケース２７からトランスファケース４１にかけて各ケース２７，４０，４１の外形寸法は徐々に小さくなっている。
【００３２】
図６（Ａ）に示すように、ギヤケース２７とモータケース４０とを締結する際には、モータケース４０の一端に形成されるフランジ４０ａに、モータケース４０からギヤケース２７に向けてボルト部材６４が挿入される。このように、小径のモータケース４０側からボルト部材６４を挿入することにより、ギヤケース２７のフランジ２７ａを拡大する必要がなく、パワーユニット１０の大型化を抑制して、パワーユニット１０をフロアトンネル１６に容易に収容することができる。また、モータケース４０の外周面にはボルト部材６４の挿入位置よりも外径方向に伸びる補強リブ４０ｂが形成されており、ボルト部材６４は補強リブ４０ｂの端部よりも内側に位置するように挿入されている。これにより、車両が衝突してパワーユニット１０が後退移動する場合であっても、フロアトンネル１６には補強リブ４０ｂが接触するため、ボルト部材６４の頭部がフロアトンネル１６に接触することはなく、フロアトンネル１６の損傷を回避して車両の安全性を高めることができる。
【００３３】
また、図６（Ｂ）に示すように、モータケース４０とトランスファケース４１との上部を締結する際には、モータケース４０の他端に形成されるフランジ４０ｃに、モータケース４０側からボルト部材６５が挿入される。一方、モータケース４０とトランスファケース４１との下部を締結する際には、トランスファケース４１に形成されるフランジ４１ａに、トランスファケース４１側からボルト部材６６が挿入される。このように、ケース４０，４１の上部をモータケース４０側から挿入されたボルト部材６５によって締結することにより、車両が衝突してパワーユニット１０が後退移動する場合であっても、ボルト部材６５の頭部がフロアトンネル１６に接触することはなく、フロアトンネル１６の損傷を回避することができる。さらに、ケース４０，４１の下部をトランスファケース４１側から挿入されたボルト部材６６によって締結することにより、ケース組み付け時の作業効率を高めることができる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、マウント部材としてマウンティングラバー６２を備えたクロスメンバ６３を設けるようにしているが、このマウンティングラバー６２は傾斜タイプに限られることはなく圧縮タイプや剪断タイプであっても良い。
【００３５】
また、図示するパワーユニット１０は、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車に搭載されるパワーユニットであるが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車に搭載されるパワーユニットに本発明を適用するようにしても良い。なお、四輪駆動用のパワーユニット１０に限られることはなく、後輪駆動用のパワーユニットに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置の搭載状態を示す概略図である。
【図２】駆動装置の一部を示すスケルトン図である。
【図３】モータケースとトランスファケースとを示す斜視図である。
【図４】図１の矢印Ａ方向から駆動装置を示す正面図である。
【図５】車両が衝突した際の駆動装置の移動状態を示す概略図である。
【図６】（Ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿ってモータケースを示す概略図であり、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿ってモータケースを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    パワーユニット（駆動装置）
２０    エンジン
２１    駆動用モータ（モータ）
２１ａ  ロータ
４１    トランスファケース
４３    トランスファ入力軸
４４    トランスファ出力軸
４５    駆動歯車
４６    従動歯車
５１    プロペラシャフト
６３    クロスメンバ（マウント部材）
【図１】
2005088818.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005088818.tif 000005
【図４】
2005088818.tif 000006
【図５】
2005088818.tif 000007
【図６】
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